设施农业灌溉过程中,水分进入土壤后,易置换土壤孔隙中的空气,导致作物根区出现低氧胁迫,影响根区土壤环境,妨碍作物的正常生长发育。研究表明,曝气滴灌能有效改善土壤通气性,对提高水肥利用效率以及增加作物产量有重要作用。但目前仍未确定适宜作物生长的曝气量和曝气时序,关于曝气滴灌缓解作物涝渍胁迫的效应尚不清楚。因此,本研究以番茄为供试作物,以普通地下滴灌为对照,设置了4种曝气量(25%、50%、75%和全部曝气滴灌)和2种曝气时序(普通滴灌-曝气滴灌和曝气滴灌-普通滴灌),分析了番茄生长指标、生理指标、产量和品质以及根区土壤环境的变化规律。另外在番茄开花结果期和果实膨大期,以受涝不曝气为对照,每日对番茄进行淹水处理及曝气处理,通过观测各处理番茄的生长发育状况,探究曝气处理对作物涝渍胁迫的缓解效应,主要结论如下:(1)自7月15日起,各曝气滴灌处理的株高、茎粗和叶面积均大于对照。在8月5日,相同曝气时序下,番茄株高和叶面积随曝气量的增加呈先增大后减小趋势,最大值出现于75%曝气量处理。相同曝气量下,后期曝气滴灌处理的番茄株高和叶面积均显著大于前期曝气滴灌处理(P<0.05)。各曝气滴灌处理提高了番茄的总根长、总根体积、根尖数、根系活力、地上和地下部分干重,且最大值均为CA3处理(75%曝气量、后期曝气滴灌处理组合),分别较对照显著增加了3.85倍、8.34倍、2.04倍、10.47倍、5.37倍和13.5倍(P<0.05)。(2)在果实膨大期与成熟期,CA3处理的光合速率、蒸腾速率、潜在光化学效率和叶绿度等指标分别较对照显著提高了3.26倍、1.11倍、26.07%和30.64%(P<0.05),但最大光化学效率在不同曝气量处理中无显著性差异(P>0.05)。相同曝气量下,后期曝气滴灌处理的光合速率和蒸腾速率均显著大于前期曝气滴灌处理(P<0.05),而不同曝气时序对最大光化学效率和潜在光化学效率的影响不大(P>0.05)。(3)曝气滴灌处理后作物的单株产量和果数、单果质量以及果实纵横径等均大于对照,单株产量和单果质量最大值均出现于CA3处理,分别较对照显著增加了84.31%和66.99%(P<0.05)。但番茄单株果数最大值出现于A3C处理(75%曝气量、前期曝气滴灌处理组合),较对照显著增加了58.54%(P<0.05)。曝气滴灌后番茄的品质也得到提升,尤其CA3处理效果更佳,其可溶性糖、维生素C、可溶性蛋白和可溶性固形物分别较对照显著增加了129.84%、60.54%、79.87%和112.89%(P<0.05)。(4)曝气滴灌可有效提高番茄对土壤养分的吸收,促进土壤有机质和氮磷钾含量的分解和消耗。CA3处理下的土壤有机质、全磷、全钾、速效磷和速效钾含量等指标最小,分别较对照降低了33.86%、42.86%、14.82%、47.09%和64.71%(P<0.05)。CA1处理(50%曝气量、后期曝气滴灌处理组合)的全氮和碱解氮含量最小。曝气滴灌明显提高了土壤微生物多样性和土壤酶活性。CA3处理的Chao1指数、ACE指数和Shannon指数最高,在门和属水平上优势菌群分别为变形菌门和牙单胞菌属。收获前,CA3处理的土壤脲酶活性、土壤磷酸酶活性和土壤蔗糖酶活性分别较对照显著提高了3.02倍、1.71倍和8.85倍(P<0.05)。(5)曝气滴灌对番茄涝渍胁迫有明显的缓解作用。在涝渍胁迫期间,经过曝气处理的光合速率、潜在光化学效率和叶绿度较对照最高增加了122%、15.8%和22.91%(P<0.05)。涝渍胁迫后,曝气处理的番茄成活率、株高、茎粗、干物质量和产量均明显增加。与开花结果期相比,曝气处理对番茄果实膨大期涝渍胁迫的缓解效果更明显,特别是成活率,较对照显著增加了3倍(P<0.05)。综合考虑产量和品质等因素,75%曝气量,后期曝气滴灌处理组合为山东胶东地区设施番茄适宜的曝气滴灌方式。曝气处理可缓解涝渍胁迫对番茄植株的危害,在一定程度上促进番茄的生长发育,特别是在果实膨大期,对番茄生长的促进效果更为明显。